Внешние воздействия на электротехнические материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Внешние воздействия на электротехнические материалы

1.1 Старение

1.2 Коррозия

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Электротехническими материалами называются материалы, характеризуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств. В практике различным материалам приходится встречаться с воздействием как отдельных сторон электромагнитного поля -- электрическим и магнитным полями, так и с их совокупностью. Электротехнические материалы для тех или иных электрических устройств был сравнительно простым. Часто в качестве электротехнических материалов использовались материалы, применявшиеся в других областях промышленности. Так, в электроизоляционной технике широкое применение находили материалы природного происхождения: древесина, хлопчатобумажное волокно, шелк, растительные масла, натуральный каучук, природные смолы, каменные породы и др.

1. Внешние воздействия на электротехнические материалы

В ряде случаев электротехническим материалам приходится работать в условиях повышенной влажности окружающей среды, воздействия химически активных реагентов, ионизирующего излучения, механических усилий (в частности, ударов и вибраций) и пр. Указанные факторы, могущие оказывать чрезвычайно вредное воздействие на электротехнические материалы, часто действуют одновременно в различных комбинациях (примеры: электротехническое и радиоэлектронное оборудование морских судов, самолетов, ракет, космических кораблей, атомных реакторов, магнитогидродинамических генераторов и т.п. оборудование «тропического» исполнения, предназначенное для эксплуатации в странах с влажным тропическим климатом). Одновременно с утяжелением условий эксплуатации существенно повышаются требования к надёжности работы электротехнических устройств на радиоэлектронной аппаратуры. В очень большой степени определяемой надежностью их электрической изоляции, контактных соединений, полупроводниковых и диэлектрических активных элементов схемы. Для устройств, аппаратуры, приборов установлены параметры, характеризующие надежность и долговечность их работы: ресурс отказов, наработка на отказ, частота отказов, интенсивность отказов, срок службы или время жизни и т. д. Все эти параметры зависят от вида и качества используемых материалов.

1.1 Старение

Старением материала называются необратимые процессы физических и химических превращений материала, происходящие под действием внешних физических, химических и биологических факторов и вызывающие ухудшение электрических и механических показателей материала. Долговечность материалов в условиях эксплуатации определяется не только свойствами материалов, но и действием разнообразных факторов, вызывающих изменение характеристик материалов. Основные факторы, изменяющие свойства материалов можно разделить на природные и техногенные факторы. Природные факторы старения могут быть физическими, химическими и биологическими. Физические факторы это изменение температуры. Дело в том, что при изменении температуры меняются многие характеристики. важным фактором старения, также связанным с изменением температуры, является переход через нулевую температуру. При замерзании воды ее объем увеличивается, поэтому, если вода попала в какую-нибудь трещину в материале, она при превращении в лед начнет расширяться, что вызовет рост этой трещины. При таянии вода заполнит свежеобразованный участок трещины, а при повторном замерзании произойдет дальнейший рост трещины.

Такой тип старения характерен для каменных материалов. Из других физических воздействий отметим действие ультрафиолета и озона. Характеристиками светостойкостью и озоностойкостью должны обладать изоляторы, работающие на линиях электропередач. Актуально это только для полимерных изоляторов, т.к. фотоны света и активные молекулы озона могут приводить к деструкции полимера. На долговечность линий электропередач сильное влияние оказывают ветровые нагрузки. Это и т.н. "пляска проводов", возникающая при порывах ветра, и "парусность" опор и проводов. Возникающие при этом механические нагрузки в опорах, растяжках, проводах могут привести к их деформации и разрушению.

Химические факторы старения заключаются в действии химических агентов на элементы электроустановок. Например, резины, используемые для герметизации, набухают во многих растворителях, в том числе бензине, трансформаторном масле. При набухании они вылезают из уплотнений, что приводит к разгерметизации. Частным случаем является воздействие влаги. Наиболее значительно влияние влаги на электрическую изоляцию, в особенности на жидкие диэлектрики и гидрофильные твердые диэлектрики (картон, бумага). Например, достаточно примерно 0.1% воды в трансформаторном масле, чтобы его электрическая прочность уменьшилась примерно в два раза. Соответственно, трансформатор, заполненный таким маслом, может выйти из строя при незначительных перенапряжениях, либо даже при рабочем напряжении. Влага уменьшает не только электрическую прочность, но и механическую прочность.

Периодическое увлажнение и высушивание может привести к короблению изделий, расслоению, растрескиванию и т.д. , что характерно для бумажной изоляции и картона. Биологические факторы старения - это в первую очередь действие грибков и микроорганизмов. Для большинства видов электротехнических изделий в нашей стране они не актуальны. По-видимому опасны они только для деревянных элементов установок, в первую очередь для деревянных опор линий электропередач. Грибки вызывают гниение дерева, потерю механической прочности, что чревато замыканиями при падении опор.

1.2 Коррозия

электротехнический коррозия старение

Коррозией материала называются химические превращения материала (прежде всего окисление), происходящие при участии внешней среды. Коррозия характерна для материалов, состав и структура которых далеки от природных. Традиционно термин "коррозия" применяют только к металлам. Коррозия является одной из самых больших и дорогостоящих инженерных проблем человечества. Прямые потери от коррозии составляют в США более 70 млрд. долл. в год. В любой стране мира потери составляют 3-4% от валового национального продукта.

Непрямые потери, в виде простоев, недописка энергии, потерь газа, нефти и т.п., потерь мощности насосов, котлов, порча воды, консервов и других продуктов вообще трудно поддаются исчислению.

Обязательным условием возникновения коррозии является наличие влаги, причем по влаге должна осуществляться проводимость между участками, участвующими в процессе коррозии. Основной металл, который подвергается коррозии, и который необходимо защищать от коррозии - это железо, точнее сталь. Итог коррозии - образование каверн в монолите материала, заполнение этих каверн и окружающего пространства рыхлой рыжеватой массой, состоящей из гидроксида железа Fe(OH)2, окисленного гидроксида Fe(OH)3.

В принципе, к каждому из гидроксидов могут присоединиться несколько молекул воды, получаются гидраты окислов двух и трехвалентного железа. Цвет ржавчины, в основном определяется цветом гидроксида трехвалентного железа.

Заключение

Изучение электрических и иных свойств веществ в связи с их химическим составом и строением позволит получать новые материалы с заранее заданными свойствами. Такой подход к разработке новых материалов, характерный для современной техники, заменил собой прежнюю практику изыскания новых материалов путем несистематических попыток случайного нахождения новых рецептур и технологических процессов.

Список используемой литературы

Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев. Сухотина Л. Химия.

Размещено на Allbest.ru